CN112130161A - 1d扫描lidar中的发送器和接收器的校准 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及1D扫描LIDAR中的发送器和接收器的校准。提供了一种光检测和测距(LIDAR)系统。该LIDAR系统包括：LIDAR发送器，其配置有第一视场，并且被配置为以多个离散传输角将激光束发送到第一视场中，以便利用激光束扫描该第一视场；LIDAR接收器，其配置有第二视场，并且被配置为从第二视场接收反射激光束并且基于接收的反射激光束来生成电信号；以及控制器，其被配置为基于未对准来移动第一视场或第二视场中的至少一个视场，以便优化第一视场与第二视场的重叠。

Description

1D扫描LIDAR中的发送器和接收器的校准

技术领域

本公开的实施例总体上涉及用于光检测和测距(LIDAR)系统的设备和方法。

背景技术

光检测和测距(LIDAR)是一种遥感方法，其使用呈脉冲激光形式的光来测量与视场中一个或多个物体相距的范围(可变距离)。具体地，光朝向物体传输。单个光电检测器或光电检测器阵列接收来自由光照射的物体的反射，并且确定反射到达光电检测器阵列中各个传感器所花费的时间。这还称为测量飞行时间(TOF)。LIDAR系统形成深度测量，并且通过基于飞行时间计算来将距离映射到物体来进行距离测量。因此，飞行时间计算可以创建距离图和深度图，其可以用于生成图像。

LIDAR发送器可以在视场中的不同水平位置或竖直位置处激发光作为窄激光束。然而，如果接收器的视场没有与发送器的视场对准，则在检测后向散射光时可能会出现误差。例如，这可能会导致无法检测到对于LIDAR系统而言不能读取的视场中的区域或间隙。这可能转而会导致图像中出现黑斑。因此，可能需要一种执行发送器和/或接收器校准以便减少或防止这种未对准的改进设备。

发明内容

实施例提供了物体扫描系统及其操作方法，更具体地，提供了对准发送器视场和接收器视场。

根据一个或多个实施例，一种光检测和测距(LIDAR)系统包括：LIDAR发送器，其配置有第一视场，并且被配置为以多个离散传输角将激光束发送到第一视场中，以便利用激光束扫描第一视场；LIDAR接收器，其配置有第二视场，并且被配置为从第二视场接收反射激光束并且基于接收的反射激光束来生成电信号；以及控制器，其被配置为基于未对准来移动第一视场或第二视场中的至少一个视场，以便优化第一视场与第二视场的重叠。

一个或多个实施例提供一种校准光检测和测距(LIDAR)系统的方法。该方法包括：利用第一视场配置LIDAR发送器；利用第二视场配置LIDAR接收器；以多个离散传输角将激光束发送到第一视场中，以便利用激光束扫描第一视场；从第二视场接收反射激光束；基于接收的反射激光束来生成电信号；以及基于未对准来移动第一视场或第二视场中的至少一个视场，以便优化第一视场和第二视场的重叠。

附图说明

参考附图，在本文中对实施例进行描述。

图1A是根据一个或多个实施例的水平LIDAR扫描系统的示意图；

图1B是根据一个或多个实施例的竖直LIDAR扫描系统的示意图；

图2是根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统的示意性框图；

图3是根据一个或多个实施例的重叠的TX视场和RX视场的俯视图；

图4A和图4B图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的发送器侧补偿技术；

图5A和图5B图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的接收器侧补偿技术；

图6图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的接收器侧补偿技术；

图7图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的发送器侧补偿技术的流程图；

图8图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的发送器侧补偿技术的流程图；

图9图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的接收器侧补偿方法的流程图；以及

图10图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的发送器侧补偿技术的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对各种实施例进行详细描述。应当指出，这些实施例仅用于说明性目的，而不应被解释为具有限制性。例如，虽然实施例可以被描述为包括多个特征或元件，但是这不应被解释为指示实现实施例需要所有这些特征或元件。相反，在其他实施例中，特征或元件中的一些特征或元件可以被省略，或者可以由备选特征或元件代替。附加地，可以提供除了明确示出和描述的特征或元件之外的其他特征或元件，例如，传感器设备的常规部件。

除非另外特别指出，否则可以组合来自不同实施例的特征以形成其他实施例。关于实施例中的一个实施例所描述的变化或修改还可以适用于其他实施例。在一些实例中，以框图形式而非详细地示出了公知结构和设备，以免使实施例晦涩难懂。

除非另有说明，否则附图中所示出的或本文中所描述的元件之间的连接或耦合可以是基于有线的连接或无线连接。更进一步地，这种连接或耦合可以是无需附加中间元件的直接连接或耦合，或者可以是与一个或多个附加中间元件的间接连接或耦合，只要基本上维持连接或耦合的通用目的(例如，传输某种信号或传输某种信息)即可。

实施例涉及光学传感器和光学传感器系统，并且涉及获得关于光学传感器和光学传感器系统的信息。传感器可以是指将要测量的物理量转换为电信号(例如，电流信号或电压信号)的部件。物理量可以例如包括电磁辐射，诸如可见光、红外(IR)辐射、或者其他类型的照明信号、电流或电压，但不限于此。例如，图像传感器可以是相机内部的硅芯片，其将来自透镜的光的光子转换为电压。传感器的活动区域越大，可以收集以创建图像的光越多。

如本文中所使用的传感器设备可以是指包括传感器和其他部件(例如，偏置电路系统、模数转换器或滤波器)的设备。尽管在其他实施例中，多个芯片或芯片外部的部件可以用于实现传感器设备，但是传感器设备可以集成在单个芯片上。

在光检测和测距(LIDAR)系统中，光源将光脉冲发送到视场(FOV)中，并且光通过后向散射而从一个或多个物体反射。具体地，LIDAR是直接飞行时间(TOF)系统，其中光脉冲(例如，红外光的激光束)被发射到视场中，并且像素阵列检测并且测量反射束。例如，光电检测器阵列接收来自由光照明的物体的反射。

当前，光电检测器阵列可以用于测量反射光。光电检测器阵列可以是二维(2D)阵列，其由以网格状布置被布置的光电检测器(像素)的多个行和多个列组成。每个像素行或相邻像素行组可以被读出为呈原始模拟数据形式的测量信号。每个测量信号可以包括来自与选择的一个或多个像素行相对应的单个像素列或者两个或更多个像素列的数据。

然后，针对跨像素阵列的多个像素的每个光脉冲的返回时间的差异可以用于进行环境的数字3D表示或生成其他传感器数据。例如，光源可以发射单个光脉冲，并且被电耦合到像素阵列的时间数字转换器(TDC)可以从发射光脉冲的时间(与开始信号相对应)开始计数，直到在接收器(即，像素阵列)处接收到反射光脉冲的时间(其与停止信号相对应)为止。然后，光脉冲的“飞行时间”被变换为距离。在另一示例中，模数转换器(ADC)可以被电耦合到像素阵列(例如，与其间的中间元件间接耦合)以用于脉冲检测和ToF测量。例如，ADC可以用于利用适当算法来估计开始信号/停止信号之间的时间间隔。

诸如摆动水平扫描(例如，从视场的左向右和右向左)的扫描可以以连续扫描方式照明场景。光源每次激发激光束都会在“视场”中产生扫描线。通过以不同扫描方向发射连续光脉冲，可以扫描称为视场的区域，并且可以检测并成像该区域内的物体。因此，视场表示具有投影中心的扫描平面。还可以使用光栅扫描。

图1A是根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统100a的示意图。LIDAR扫描系统100a是光学扫描设备，该光学扫描设备包括：发送器，其包括照明单元10、发送器光学器件11和一维(1D)MEMS反射镜12(1D MEMS扫描器)；以及接收器，其包括主光学器件14和光学接收器15。图示中的光学接收器15是2D光电检测器阵列15。接收器还可以包括接收器电路系统，诸如数据采集/读出电路系统和数据处理电路系统，如将根据图2所进一步所描述的。与上文所描述的LIDAR技术类似，LIDAR扫描系统100a使用脉冲调制来通过测量光脉冲在反射之后从源行进到3D场景中并且返回所花费的绝对时间来测量与3D物体相距的距离。

返回图1A，光电检测器阵列15以这种方式被布置，使得预期视场被竖直地映射在光电检测器阵列15的竖直延伸部上。接收光束将取决于接收的光束的竖直角而仅击中检测器阵列的一个特定行或一个行组。预期视场也被水平映射在2D光电检测器阵列的水平延伸部上。

具体地，发送器视场可以包括源自发送器(例如，MEMS反射镜12)的多个离散传输角区域。每个离散角区域的中心表示激发的激光束的传输角/传输方向。MEMS反射镜12可以具有离散数目的传输位置(即，旋转角)，每个传输位置与传输光的离散传输角区域中的一个或多个离散传输角区域相对应。可以对光源的激发进行定时，以与MEMS反射镜12的特定传输位置或特定传输角区域相一致。因此，每个传输位置表示激发的激光束的传输方向，并且传输方向可以通过调整激发光源的定时以与MEMS反射镜12的传输位置一致而被调整。

在水平扫描的情况下，每个离散传输角可以被映射到MEMS反射镜12的传输位置以及光电检测器阵列15的一个或多个像素列。因此，以特定传输角区域传输的光应当入射在光电检测器阵列15的一个或多个对应映射的像素列上。因此，每个光源(即，每个激光通道)具有传输定时，该传输定时被映射到特定传输角区域或传输位置，并且还被映射到光电检测器阵列15的一个或多个像素列。

每个光源也被映射到光电检测器阵列15的一个像素行或一组像素行。因此，可以基于光源及其激发来激活各个像素，这与特定传输角区域相一致。结果，光电检测器阵列15的每个像素被映射到光源和特定传输角区域，其中特定传输角区域被映射到MEMS反射镜12的特定传输位置。

对于每个光源和每个像素而言可以存在映射。每个映射可以例如以查找表形式被存储在系统控制器23(参见图2)的存储器中。校准发送器和/或接收器可以包括：更新被存储在一个或多个查找表中的映射信息。

在该示例中，照明单元10包括三个光源(例如，激光二极管或发光二极管)，其以单条形(single bar formation)线性对准并且被配置为传输用于扫描物体的视场的光。光源可以作为单个单元(即，同时作为单个激光二极管)被激发，或者在不同定时处作为单独的激光二极管被激发。

尽管还可以使用具有另一波长的光，但是由光源发射的光通常是红外光。从图1A的实施例中可以看出，由光源发射的光的形状在垂直于传输方向的方向上扩散，以形成具有垂直于传输方向的长方形的光束。从光源传输的照明光被朝向发送器光学器件11引导，该发送器光学器件11被配置为将每个激光聚焦到在一个维度上扫描的MEMS反射镜12上。发送器光学器件11可以是例如透镜或棱镜。

当由MEMS反射镜12反射时，来自光源的光被竖直地对准，以针对每个发射的激光束形成红外光的一维竖直扫描线SL或红外光的竖直条。照明单元10的每个光源贡献于竖直扫描线SL的不同竖直区域。因此，可以同时激活和同时停用光源以获得具有多个竖直分段的光脉冲，其中每个竖直分段与相应光源相对应。然而，通过打开或关闭照明单元10的光源中的对应一个光源，竖直扫描线SL的每个竖直区域或分段也可以独立地激活或不激活。因此，光的部分或整个竖直扫描线SL可以从系统100输出到视场中。

还应当指出，每个激光束的水平宽度与离散角区域相对应，在该离散角区域处，激光束以水平方向被投射到视场中。每个光束的宽度可以与光电检测器阵列15的一个像素列的宽度相对应。然而，更优选的是，每个光束的宽度(并且因此投射激光束的离散角区域)小于一个像素列的宽度。

因而，系统100的发送器是被配置为基于激光脉冲来生成激光束的光学装置，该激光束具有在垂直于激光束的传输方向的方向上延伸的长方形。从图1A中可以看出，光源中的每个光源与视场中的不同竖直区域相关联，使得每个光源仅将竖直扫描线照明到与光源相关联的竖直区域中。例如，第一光源照明到第一竖直区域中，而第二光源照明到与第一竖直区域不同的第二竖直区域中。

另外，虽然示出了三个激光源，但是应当领会，激光源的数目不限于此。例如，竖直扫描线SL可以由单个激光源、两个激光源或三个以上的激光源生成。

MEMS反射镜12是集成在半导体芯片(未示出)上的机械移动反射镜(即，MEMS微反射镜)。根据该实施例的MEMS反射镜12被配置为围绕单个扫描轴线旋转，并且可以说仅具有一个扫描自由度。与2D-MEMS反射镜(2D MEMS扫描器)不同，在1D MEMS反射镜中，单个扫描轴线被固定到非旋转衬底，并且因此在MEMS反射镜摆动期间维持其空间方位。由于旋转的该单个扫描轴线，MEMS反射镜12被称为1D MEMS反射镜或1D MEMS扫描器。

MEMS反射镜12被配置为围绕单个扫描轴线13“左右(side-to-side)”摆动，使得从MEMS反射镜12反射的光(即，光的竖直扫描线)在水平扫描方向上来回摆动。扫描周期或摆动周期例如由从视场的第一边缘(例如，左侧)到视场的第二边缘(例如，右侧)然后再返回到第一边缘的一次完整摆动来定义。MEMS反射镜12的反射镜周期与扫描周期相对应。

因此，通过改变MEMS反射镜12在其扫描轴线13上的角，视场在水平方向上由光的竖直条进行扫描。例如，MEMS反射镜12可以被配置为沿水平扫描方向在+/-15度之间摆动，以在构成视场的水平扫描范围的+/-30度(即，60度)内使光转向。因此，可以通过MEMS反射镜12的旋转通过其运动程度来逐行扫描视场。通过运动程度(例如，从-15度到+15度，反之亦然)的一个这种序列被称为单个扫描。因此，对于每个扫描周期，使用两个连续扫描。处理单元可以使用多个扫描来生成距离图和深度图以及3D图像。深度图和图像的水平分辨率取决于两个扫描之间所采取的MEMS反射镜12的旋转角的增量步长的大小。

每个激光束在水平方向上都有发散。具体地，每个激光束的宽度可以具有高斯形状，其中激光束在其中心具有峰值强度，并且强度在各个侧面处下降。因此，虽然每个激光束在竖直方向上纵向延伸，但是其宽度还可以在水平方向上覆盖离散角范围(即，角区域)。因此，本文中所使用的角区域是指包括多个离散角的区域。在发送器在不同位置(即，基于MEMS反射镜12的位置)将激光束激发到视场中时，对视场的水平方向上的不同角区域进行采样。

当两个角区域重叠时，重叠的角区域可以与在不同时间由同一激光二极管激发的束相对应。“同一激光二极管”可以是指多个光源，该多个光源被配置为同时激发光以生成激光束(即，整个或部分扫描线)，该激光束的宽度在由所有光源产生的光束的整个纵向延伸部内完全占据角区域。可替代地，“同一激光二极管”可以是指单个光源，该单个光源被配置为生成激光束(即，部分扫描线)，该激光束的宽度完全占据仅由该光源产生的光束的整个纵向延伸部内的角区域。因此，多个光束是由同一激光二极管生成的光束，并且每个激光束的光束宽度完全占据激光束的整个纵向延伸部内的视场的角区域。

虽然在MEMS反射镜的上下文中对传输反射镜进行了描述，但是应当领会，还可以使用具有两个正交旋转轴线的其他1D反射镜或甚至2D反射镜。另外，旋转度不限于+/-15度，并且视场可以根据应用增加或减小。因此，一维扫描镜被配置为围绕单个扫描轴线摆动并且将不同方向处的激光束引导到视场中。因此，传输技术包括：将光束从围绕单个扫描轴线摆动的传输反射镜传输到视场中，使得在传输反射镜围绕单个扫描轴线摆动时，光束作为跨视场水平移动的竖直扫描线SL投射到视场中。

在撞击一个或多个物体时，传输的竖直光条通过作为反射竖直线朝向LIDAR扫描系统100a后向散射而被反射，其中第二光学部件14(例如，透镜或棱镜)接收反射光。第二光学部件14将反射光引导到光电检测器阵列15上，该光电检测器阵列15接收反射光作为接收线RL，并且被配置为生成电测量信号。电测量信号可以用于基于反射光(例如，经由TOF计算和处理)来生成环境和/或其他物体数据的3D图。

接收线RL被示出为光的竖直列，其在像素列的纵向方向上沿着像素列中的一个像素列延伸。接收线具有与图1A所示的竖直扫描线SL的竖直区域相对应的三个竖直区域。在竖直扫描线SL跨视场水平地移动时，入射在2D光电检测器阵列15上的光RL的竖直列也跨2D光电检测器阵列15水平地移动。在反射光束RL的接收方向改变时，反射光束RL从光电检测器阵列15的第一边缘移动到光电检测器阵列15的第二边缘。反射光束RL的接收方向与扫描线SL的传输方向相对应。因此，LIDAR发送器可以在视场中的不同位置处激发光作为窄激光脉冲，其中每个激发位置与光电检测器阵列15的像素列相对应。

光电检测器阵列15可以是多个光电检测器类型中的任何光电检测器类型；包括雪崩光电二极管(APD)、光电管和/或其他光电二极管设备。诸如电荷耦合器件(CCD)之类的成像传感器可以是光电检测器。在本文中所提供的示例中，光电检测器阵列15是包括APD像素阵列的二维(2D)APD阵列。光电二极管的激活可以与由照明单元10所发射的光脉冲同步。

光电检测器阵列15接收反射光脉冲作为接收线RL，并且响应于此而生成电信号。由于从照明单元10传输每个光脉冲的时间已知并且因为光以已知速度行进，所以使用电信号的飞行时间计算可以确定物体与光电检测器阵列15相距的距离。深度图可以绘制距离信息。

在一个示例中，对于每个距离测量，诸如微控制器、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或处理器之类的处理电路系统触发来自照明单元10的光源中的每个光源的激光脉冲，并且还开启时间数字转换器(TDC)集成电路(IC)中的计时器。激光脉冲通过传输光学器件被传播，由目标场反射，并且被光电检测器阵列15的一个或多个接收光电二极管捕获。每个接收光电二极管发射短电脉冲，该短电脉冲由模拟读出电路读出。从模拟读出电路读出的每个信号可以由电信号放大器放大。

比较器IC识别脉冲并且将数字信号发送到TDC以停止计时器。TDC使用时钟频率来校准每个测量。TDC向处理电路系统发送开始数字信号与停止数字信号之间的差分时间的串行数据，该处理电路系统会滤除任何误差读数、对多个时间测量求平均、并且计算与特定场位置处的目标相距的距离。通过在由MEMS反射镜12建立的不同方向上发射连续光脉冲，可以扫描区域(即，视场)，可以生成三维图像，并且可以检测该区域内的物体。

接收器的信号处理链还可以包括用于每个光电二极管或用于光电二极管组的ADC。ADC被配置为将来自光电二极管或光电二极管组的模拟电信号转换为用于进一步数据处理的数字信号。

另外，代替使用TDC途径，ADC可以用于信号检测和ToF测量。例如，每个ADC可以用于检测来自一个或多个光电二极管的模拟电信号，以使用适当算法来估计开始信号(即，与发射光脉冲的定时相对应)与停止信号(即，与在ADC处接收模拟电信号的定时相对应)之间的时间间隔。

当作为竖直扫描线SL的激光能量脉冲从MEMS反射镜12的表面进入视场时，反射脉冲在激光照明视场中的物体时出现。这些反射脉冲作为光的竖直列到达光电检测器阵列15，这些反射脉冲的宽度例如为一个光电检测器像素、并且其长度在纵向方向上至少部分沿着光电检测器阵列15的像素列竖直横跨。也就是说，像素列中的所有光电检测器像素或像素列的光电检测器像素的一部分可以接收光条。例如，在一个实例中，照明单元10的所有光源可以用于生成扫描线SL/接收线RL。在这种情况下，接收线RL可以在纵向方向上沿着整个像素列延伸。在另一实例中，仅光源的子集可以用于生成扫描线SL/接收线RL。在这种情况下，接收线可以在纵向方向上仅沿着像素列的一部分延伸。

在一些实例中，两个或更多个像素列可以接收来自同一光条的光。例如，当接收的光条的一部分撞击在两个光电检测器像素之间的区域上时，两个像素列可以接收光。在这种情况下，两个像素列可以在宽度方向上被单个光条部分地照明。

另一方面，如上所述，如果照明单元10生成部分竖直扫描线SL，则仅光电检测器阵列15的部分像素列可以在纵向方向上被照明。

光电检测器阵列15被配置为基于反射光(例如，经由TOF计算和处理)来生成用于生成环境的3D图的测量信号(电信号)。例如，如上所述，光电检测器阵列15可以是能够检测和测量光并且由此生成电信号的光电二极管的2D阵列或其他光检测部件。

虽然未示出，但是LIDAR扫描系统100a还可以包括数字微反射镜设备(DMD)和辅助光学器件(例如，透镜、全内反射(TIR)棱镜或分束器)，其被配置为首先通过主光学器件14接收反射光，然后将接收的反射光朝向光电检测器阵列15重定向。例如，DMD首先从主光学器件接收反射光脉冲，并且使接收的反射光通过辅助光学器件(例如，透镜、全内反射(TIR)棱镜或分束器)偏转到光电检测器阵列15上。在这种情况下，如上所述，光电检测器阵列15仍可以接收光的竖直列。

图1B是根据一个或多个实施例的竖直LIDAR扫描系统100b的示意图。具体地，LIDAR扫描系统100b与LIDAR扫描系统100a类似，不同之处在于扫描方向被旋转90°，使得扫描线SL和接收线RL沿竖直方向(即，从顶部到底部或从底部到顶部)移动。由此，扫描线是水平扫描线SL，其被投射到视场中，在传输反射镜围绕单个扫描轴线摆动时，该水平扫描线SL跨视场竖直地移动。更进一步地，在水平扫描线SL跨视场竖直地移动时，入射在2D光电检测器阵列15上的光的水平列RL还跨2D光电检测器阵列15竖直地移动。

更进一步地，发送器的每个传输位置可以与光电检测器阵列15的像素行相对应。例如，在这种设置中，反射脉冲作为光的水平行到达光电检测器阵列15，该反射脉冲的宽度例如可以为一个光电检测器像素的宽度、并且其长度可以在纵向方向上至少部分地沿着光电检测器阵列15的像素行水平地横跨。也就是说，像素行中的所有光电检测器像素或者像素行中的光电检测器像素的一部分可以接收光条。例如，在一个实例中，照明单元10的所有光源可以用于生成扫描线SL/接收线RL。在这种情况下，接收线RL可以在纵向方向上沿着整个像素行延伸。在另一实例中，仅光源的子集可以用于生成扫描线SL/接收线RL。在这种情况下，接收线可以在纵向方向上仅沿着像素行的一部分延伸。

在一些实例中，两个或更多个像素行可以接收来自同一光条的光。例如，当接收的光条的一部分撞击在两个光电检测器像素之间的区域上时，两个像素行可以接收光。在这种情况下，两个像素行可以在宽度方向上被单个光条部分地照明。

另一方面，如上所述，如果部分水平扫描线SL由照明单元10生成，则光电检测器阵列15的仅部分像素行可以在纵向方向上被照明。

每个激光束在竖直方向上都有发散。具体地，每个激光束的宽度可以具有高斯形状，其中激光束在其中心处具有峰值强度，并且强度在侧面处下降。因此，虽然每个激光束在水平方向上纵向延伸，但是其宽度还可以覆盖竖直方向上的离散角范围(即，角区域)。因此，本文所使用的角区域是指包括多个离散角的区域。在发送器在不同位置(即，基于MEMS反射镜12的位置)处将激光束激发到视场中时，对视场的竖直方向上的不同角区域进行采样。

应当领会，尽管参考水平LIDAR扫描系统100a描述了一些实施例，但是任何实施例都可以同样适用于水平LIDAR扫描系统100a和竖直LIDAR扫描系统100b两者。在这种意义上，参考扫描系统100a在水平方向上校准发送器和/或接收器的概念可以与参考扫描系统100b在竖直方向上校准发送器和/或接收器的概念互换，反之亦然。

图2是根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统200的示意性框图。具体地，图2示出了LIDAR扫描系统200的附加特征，其包括示例处理和控制系统部件，诸如MEMS驱动器、接收器电路和系统控制器。

LIDAR扫描系统200包括发送器单元21，其负责系统200的发射器路径；以及接收器单元22，其负责系统200的接收器路径。该系统还包括系统控制器23，其被配置为控制发送器单元21和接收器单元22的部件，以及从接收器单元22接收原始数据并且对其执行处理(例如，经由数字信号处理)以用于生成物体数据(例如，点云数据)。因此，系统控制器23包括用于处理数据的信号处理链的至少一个处理器和/或处理电路系统(例如，比较器、TDC、ADC、FPGA和数字信号处理器(DSP))、以及控制电路系统(诸如微控制器或FPGA)，该控制电路系统被配置为生成控制信号。控制电路系统还可以作为处理电路系统的一部分并入。LIDAR扫描系统200还可以包括传感器26，诸如温度传感器，其向系统控制器23提供传感器信息。

发送器单元21包括照明单元10、MEMS反射镜12和MEMS驱动器25，该MEMS驱动器25被配置为驱动MEMS反射镜12。具体地，MEMS驱动器25致动并且感测反射镜的旋转位置，并且向系统控制器23提供反射镜的位置信息(例如，围绕旋转轴线的倾斜角或旋转角)。基于该位置信息，照明单元10的激光源由系统控制器23触发，光电二极管被激活以感测并且因此测量反射光信号。控制器23可以是指用于确定以下的定时的被存储在查找表中的相关映射信息：激发特定光源和激活特定光电二极管、以及向照明单元10传输控制信号、以及因而向光电检测器阵列15传输控制信号。因此，MEMS反射镜的更高的位置感测准确性导致对LIDAR系统的其他部件进行更准确和精确的控制。

具体地，系统控制器23被配置为控制照明单元10和MEMS反射镜12以实现校准的扫描技术。从照明单元10激发激光束与MEMS反射镜12的旋转(角)位置相协调，以基于例如期望定时间隔和/或期望传输方向将激光束传输到视场中。

如上文所指出的，每个激光束覆盖视场的离散角区域。系统控制器23为每个激光束传输确定离散反射镜位置，并且使激光束传输与该离散反射镜位置同步。因此，每个离散反射镜位置与离散传输方向相对应，因此与传输的激光束的宽度所覆盖的角区域相对应。更进一步地，发送器的每个传输位置可以与光电检测器阵列15的像素列相对应。因此，系统控制器23还基于对应光源和由对应光源所采样的离散角区域来确定要激活哪些光电二极管和要停用哪些光电二极管。

接收器单元22包括光电检测器阵列15以及接收器电路24，该接收器电路24包括模拟读出电路。如下文所更详细地描述的，光电检测器阵列15的每个行可以通过模拟多路复用器而被选择性地耦合到接收器电路24并且与接收器电路24解耦。可以被耦合到接收器电路24的像素、行或列可以称为“激活”(启用)，而未被耦合到接收器电路24的像素、行或列可以称为“未激活”(禁用)。

模拟读出电路包括N个模拟输出通道(例如，32个通道)，其被配置为读出从光电检测器阵列15的耦合行的选择的像素所接收的测量信号。更进一步地，可以从耦合行选择多于一个的像素，多个行可以被同时耦合到输出通道，并且可以从每个耦合行中选择一个或多个像素。

模拟读出电路可以包括多路复用器，其被配置为将接收像素选择性地耦合到多个模拟输出通道、从而激活耦合的像素，同时将非接收像素与多个模拟输出通道解耦、从而停用解耦的像素。接收像素是期望基于对应传输激光束的离散传输方向来接收反射激光束的像素。相比之下，非接收像素是不期望基于对应传输激光束的离散传输方向来接收反射激光束的像素。

因此，接收器电路24可以从光电检测器阵列15的光电检测器接收模拟电信号，并且向模数转换器(ADC)传输作为原始模拟数据的电信号。在ADC接收电信号之前，电信号可以通过放大器(例如，跨阻放大器(TIA))，该放大器将电信号从例如电流转换为电压。ADC被配置为将原始模拟数据转换为原始数字数据以供进一步处理。放大器和/或ADC可以合并在系统控制器23或接收器电路24中，或者可以作为单独电路插入在接收器电路24与系统控制器23之间。

接收器电路24还可以从系统控制器23接收触发控制信号，系统控制器23触发一个或多个光电检测器的激活。接收器电路24还可以接收增益设置控制信号，其用于控制一个或多个光电检测器的增益。

系统控制器23包括信号处理电路系统，该信号处理电路系统接收原始数字数据以及由ADC所生成的开始数字信号与停止数字信号之间的差分时间的串行数据，并且使用接收的数据来计算针对视场内的每个场位置的飞行时间信息、生成物体数据(例如，点云数据)、并且生成3D点云。

具体地，系统控制器23的信号处理电路系统可以被配置为基于由光电检测器阵列15的光电检测器生成的电信号来检测物体。基于该检测，信号处理电路可以确定物体在视场中的估计位置、到物体的方向、和/或反射镜12的与物体的位置或方向相对应的角位置。系统控制器23可以在实现本文中所描述的校准扫描技术的同时，基于物体的估计位置来控制一个或多个激光束的传输。

如上所述，MEMS反射镜12被配置为在水平扫描方向或竖直扫描方向上的两个极值位置(例如，+/-15度)之间摆动，以在构成视场的完整扫描范围的+/-30度(即，60度)内使光转向。接收器(特别是光电检测器阵列15)还具有视场，从该视场中，它能够接收和检测光，更具体地，接收和检测后向散射光。因此，发送器(TX)21和接收器(RX)22各自具有它们自己的视场(即，分别为TX FOV和RX FOV)，其中仅视场的重叠部分用于检测信息并且生成图像数据。TX FOV和RX FOV的未对准减少了重叠区域。

结果，发送器和/或接收器校准被用于使视场的重叠区域最大化。基于该校准，激活正确的接收器列/像素以匹配FOV。

若干条件被用于校准。首先，发送器21和接收器22被安装在彼此的顶部上，以便使它们各自的FOV的重叠区域最大化。其次，发送器21的实际工作FOV被设置为小于发送器21的整个FOV。例如，对于+/-15度的最大反射镜倾斜，发送器21的最大FOV可以为60度。因此，作为一个示例，发送器21的工作TX FOV可以被设置为40度。当使工作TX FOV与RX FOV对准时，使实际工作TX FOV小于整个(最大)TX FOV允许一定程度的校准自由度(例如，+/-10度)。

图3是根据一个或多个实施例的重叠的TX和RX视场的俯视图。左图示出了校准之前的视场，而右图示出了校准之后的视场。

视场包括完整TX FOV 31、工作TX FOV 32、以及RX FOV 33。重叠区域34是工作TXFOV 32与RX FOV 33重叠的区域。

如从左图可以看出，发送器21与接收器22之间的未对准角β减小了重叠区域34。具体地，该未对准导致发送器21的离散传输角TX0°与接收器22的离散接收角RX0°之间的未对准角β，该离散接收角RX0°与像素列相对应。例如，离散传输角TX°可以是0°(即，反射镜倾斜角为0°)，离散接收角RX°还可以为0°，其被映射到光电检测器阵列15的中心像素列。当未对准角β大于0°时，未对准存在。

相比之下，如从右图可以看出，TX FOV 32已经被移动以与RX FOV 33对准，从而使重叠区域34最大化。在这种情况下，未对准角β为0°。在备选方案中，应当领会，RX FOV 33可以被移动以与TX FOV 32对准，以减少或消除未对准。

为了缓解未对准，TX FOV 32或RX FOV 33可以被配置为稍大于另一FOV(例如，最多10％)，以补偿最坏情况下的未对准。然而，从系统性能的角度来看，RX FOV 33应当保持尽可能小，以便限制环境光和噪声。因此，可以优选的是，TX FOV 32大于RX FOV33。这可以通过修改MEMS反射镜12的倾斜范围来实现。由于RX FOV 33例如在水平方向和竖直方向中的一个或两个方向上小于TX FOV 32，所以部分或整个RX FOV 33可以被TX FOV 32包围。换句话说，RX FOV 33可以在水平方向、竖直方向或两者上与TX FOV 32完全重叠。

图4A和图4B图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的发送器侧补偿技术。在两个图中，左图图示了自动校准之前的未对准，而右图图示了自动校准之后的结果，其中通过移动TX FOV来执行自动校准。另外，两个图都图示了投射到光电检测器阵列15的一部分上的接收线RL的投影。接收线包括八个分段，每个分段与不同的激光通道(即，不同的光源)相对应。因此，在该示例中使用了八个光源。八个光源被配置为以离散传输角TX°发送相应光束，从而导致接收线RL入射在光电检测器阵列15上。

另外，两个图都标识被映射到离散角TX°的目标像素列15T。在这种情况下，每个激光束(即，每个激光源)被竖直地映射到目标像素列15T的两个相邻像素。目标像素列15T定义用于对应离散传输角TX°的接收角RX°。

在图4A中，在离散传输角TX°与接收角RX°之间存在未对准角β。结果，水平方向上存在未对准偏移d，并且仅旨在用于目标像素列15T的接收线RL的一部分实际上入射在目标像素列15T上。

如图4A的右侧所演示的，向每个光源应用定时偏移，使得激光相对于MEMS反射镜12的位置的传输时间被调整为与目标像素列15T相一致，特别是与对应于光源的目标像素相一致。如上所述，每个光源自己的映射信息被存储在对应查找表中。由于存在水平未对准，所以定时偏移被应用于存储在对应查找表中的水平映射信息。针对每个光源，单独执行校准。

对于每个光源，系统控制器23确定对应光束入射在光电检测器阵列15上的位置，针对每个光源确定相对于目标像素列15T的未对准偏移d，根据未对准偏移d来确定针对每个光源被调整的定时偏移，并且基于确定的定时偏移来更新对应查找表中的映射信息。由于每个光源的未对准偏移d可能不同，所以每个光源的定时偏移也可能不同。

确定对应光束入射在光电检测器阵列15上的位置可以通过激活光电检测器阵列15的所有像素、并且检测对应光束入射在其上的像素来执行。

一旦发送器21已经得以校准，则传输角TX°和接收器角RX°对准，并且接收线RL基本上被投射到目标像素列15T上。因此，针对对应离散传输角，可以启用单个像素列。也就是说，可以配置定时偏移，使得对于每个离散传输角，对应接收线RL入射在单个像素列上。这样，可以简化检测器的读出。更进一步地，可以实现校准的高准确性(即，偏移补偿的高分辨率)。

在图4B中，所应用的校准技术与应用于图4A的校准技术类似。然而，在图4B的情况下，未对准的原因不同。这里，由于发送器21的部件(诸如透镜)引起的变形可能会导致未对准。

可以以上文结合图4A所描述的类似方式校正变形。具体地，对于每个光源，系统控制器23确定对应光束入射在光电检测器阵列15上的位置，针对每个光源确定相对于目标像素列15T的未对准偏移d，根据未对准偏移d来确定针对每个光源被调整的定时偏移，并且基于确定的定时偏移来更新对应查找表中的映射信息。由于每个光源的未对准偏移d可能不同，所以每个光源的定时偏移也可能不同。

图5A和图5B图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的接收器侧补偿技术。在两个图中，左图示出了自动校准之前的未对准，而右图示出了自动校准之后的结果，其中通过移动RX FOV来执行自动校准。另外，两个图都图示了投射到光电检测器阵列15的一部分上的接收线RL的投影。接收线包括八个分段，每个分段与不同的激光通道(即，不同的光源)相对应。因此，在该示例中使用了八个光源。八个光源被配置为以离散传输角TX°发送相应光束，从而导致接收线RL入射在光电检测器阵列15上。

在图4A和图4B中，调整每个光源的定时偏移以与目标像素列15T对准。这导致接收线在目标像素列15T上的投影的移动。相比之下，在图5A和图5B中，对于接收器侧补偿技术，激光传输的定时保持不变。取而代之的是，改变接收器处的目标像素的激活以跟随接收线RL的预期位置。换句话说，针对每个光源，修改与离散传输角TX°相对应的目标像素的分配。

具体地，对于每个光源，系统控制器23确定对应光束入射在光电检测器阵列15上的位置，标识该位置处的一个或多个像素，并且基于标识的像素来更新用于检测器读出电路的对应查找表中的映射信息。

确定对应光束入射在光电检测器阵列15上的位置可以通过激活光电检测器阵列15的所有像素、并且检测对应光束入射在其上的像素来执行。因此，通过选择用于每个TX激光通道的响应性最强的RX像素，对接收器22处的未对准进行补偿。

该系统包括Mk激光通道、Ni检测器列和Oj检测器行。对于每个激光通道k，定义了对于每个离散传输角具有最高强度的检测器像素ij。

例如，在图5A的左图中，列n最初被设置为针对所有光源1-8的目标像素列15T。因此，在自动校准之前，针对给定离散传输角，所有激光通道均由同一列n读取。在自动校准之后，每个激光通道具有分配的像素列和像素行(即，分配的目标像素)，它们具有针对给定离散传输角的最高强度。针对每个离散角执行校准，并且因此更新用于检测器读出电路的对应查找表中的映射信息。因此，在图5A的右图中，像素列n针对给定离散传输角被分配给光源1和2，像素列n+1针对给定离散传输角被分配给光源3和4，像素列n+2针对给定离散传输角被分配给光源5和6，并且像素列n+3针对给定离散传输角被分配给光源7和8。

类似的接收器侧补偿技术被用于补偿图5B的左图。在存在变形影响的自动校准之前，所有激光通道均被配置为由同一像素列n读取。然而，在存在变形影响的自动校准之后，每个激光通道具有分配的像素列和像素行(即，分配的目标像素)，它们具有针对给定离散传输角的最高强度。针对每个离散角执行校准，并且因此更新用于检测器读出电路的对应查找表中的映射信息。因此，在图5B的右图中，像素列n针对给定离散传输角被分配给光源1和8，像素列n-1针对给定离散传输角被分配给光源2和7，并且像素列n-2针对给定离散传输角被分配给光源3至6。

图6图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的接收器侧补偿技术。具体地，图6中所示的接收器侧补偿技术是关于图5A和图5B所描述的补偿技术的扩展，而且对于像素或列的激活/停用，将不同距离作为因素也考虑在内。

在这种情况下，光电检测器阵列15的映射可以针对不同距离而改变。例如，直到第一传输距离d1(即，与d1相距的距离为零)之前，启用像素列a；对于大于距离d1直到距离d2的距离，启用像素列b；对于大于距离d2直到距离d3的距离，启用像素列c；对于大于距离d3的距离，启用像素列d。因此，可以基于飞行时间来启用(激活)或禁用(停用)某些像素列。结果，根据不同距离定义TX FOV和RX FOV的不同的重叠区域。因此，可以根据光源、离散传输角以及距离或距离范围来定义针对相应像素的每个映射。

图7图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的发送器侧补偿技术700的流程图。

发送器侧补偿方法700包括：将LIDAR系统指向大于LIDAR FOV(即，大于整个FOV)的诸如白墙之类的平坦均匀的参考目标(操作705)；以及使得发送器能够以角X发送激光束(操作710)。方法700还包括：响应于测量的光，读出所有接收器像素列，并且标识具有最高强度的像素列Y(操作715)。在确定两个或更多个相邻像素列具有大于预先确定的阈值的强度的情况下，操作715还包括：响应于测量的光，标识具有第二最高强度的第二像素列Z。

该方法700还包括：确定未对准角β，其被定义为β＝X–角1(Y)(操作720)。本文中，X是发送器正在照明的FOV中的某个角(即，发送激光束的角)，而角1(Y)是像素列Y在FOV中所指向(即，对应)的特定角(即，像素列Y所映射到的接收角)。

在标识两个像素列的情况下，未对准角β被定义为β＝X–(角2(Z)+(角1(Y)–角2(Z))*幅度(Z)/幅度(Y))。本文中，X是发送器正在照明的特定角(即，发送激光束的角)，而角1(Y)是像素列Y在FOV中所指向(即，对应)的特定角(即，像素列Y所映射到的接收角)，角2(Z)是像素列Z在FOV中所指向(即，对应)的特定角(即，像素列Z所映射到的接收角)，幅度(Y)是由像素列Y所检测到的光信号的幅度(即，由像素列Y所生成的电信号的幅度)，并且幅度(Z)是由像素列Z所检测到的光信号的幅度(即，由像素列Z所生成的电信号的幅度)。

该方法700还包括：针对每个光源，应用TX查找表中的校正因子(例如，定时偏移)(操作725)；以及检查在目标像素列处是否读取到离散传输角X(即，离散传输角是否与接收器角相一致)(操作730)。该检查可以通过再次以角X发送激光束、并且监测像素列Y或者像素列Y和Z处的响应来执行。如果一个或多个像素列与传输角X不匹配，则过程返回到操作710。另一方面，如果一个或多个像素列与传输角X匹配，则发现LIDAR系统得以校准(操作735)。

还将领会，补偿方法700可以在LIDAR系统的操作期间实时执行，并且校准不限于以校准模式或在白墙前方执行。换句话说，在具有不均匀物体的真实环境中，附加信号处理可以用于在操作模式下执行校准。

图8图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的发送器侧补偿技术800的流程图。具体地，发送器侧补偿方法与结合图4A至图4B所描述的补偿技术相对应。

发送器侧补偿方法800包括：将LIDAR系统指向大于LIDAR FOV(即，大于整个FOV)的诸如白墙之类的平坦均匀的参考目标(操作805)；以及使得发送器能够以角X传输激光束(操作810)。该方法800还包括：响应于测量的光，读出所有接收器像素列，并且标识具有最高强度的像素列Y(操作815)。在确定两个或更多个相邻像素列具有大于预先确定的阈值的强度的情况下，操作815还包括：响应于测量的光，标识具有第二最高强度的第二像素列Z。该方法800还包括：确定未对准偏移d，其被定义为d＝X–角1(Y)(操作820)。在标识两个像素列的情况下，未对准角β被定义为d＝X–(角2(Z)+(角1(Y)–角2(Z))*幅度(Z)/幅度(Y))。

该方法800还包括：针对每个光源，应用TX查找表中的校正因子(例如，定时偏移)(操作825)；以及检查在目标像素列处是否读取到离散传输角X(即，离散传输角是否与接收器角相一致)(操作830)。该检查可以通过再次以角X发送激光束、并且监测像素列Y或者像素列Y和Z处的响应来执行。如果一个或多个像素列与传输角X不匹配，则过程返回到操作810。另一方面，如果一个或多个像素列与传输角X匹配，则发现LIDAR系统得以校准(操作835)。

还将领会，该补偿方法800可以在LIDAR系统的操作期间实时执行，并且校准不限于以校准模式或在白墙前方执行。换句话说，在具有不均匀物体的真实环境中，附加信号处理可以用于在操作模式下执行校准。

图9图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的接收器侧补偿方法900的流程图。具体地，接收器侧补偿方法与结合图5A和图5B所描述的补偿技术相对应。

接收器侧补偿方法900包括：将LIDAR系统指向大于LIDAR FOV(即，大于整个FOV)的诸如白墙之类的平坦均匀的参考目标(操作905)；以及使得发送器能够以角X发送激光束并且启用激光通道n(操作910)。该方法900还包括：响应于测量的光，读出与对应于角X的像素列相关的所有接收器像素行，并且标识具有最高强度的(多个)像素行Y；以及将(多个)标识的像素行分配给激光通道n(操作915)。因此，激光通道n已经得以校准。补偿方法900还包括：确定是否所有激光通道都得以校准(操作920)。如果否，则针对激光通道n+1重复该过程，依此类推，直到所有激光通道均得以校准为止(操作925)。

还将领会，补偿方法900可以在LIDAR系统的操作期间实时执行，并且校准不限于以校准模式或在白墙前方执行。换句话说，在具有不均匀物体的真实环境中，附加信号处理可以用于在操作模式下执行校准。

图10图示了根据一个或多个实施例的用于将TX FOV与RX FOV对准的发送器侧补偿技术1000的流程图。

发送器侧补偿方法1000包括：将LIDAR系统指向大于LIDAR FOV(即，大于整个FOV)的诸如白墙之类的平坦均匀的参考目标(操作1005)；以及使得发送器能够以角X传输激光束并且启用激光通道n(操作1010)。该方法1000还包括：响应于测量的光，读出与激光通道n相关的所有接收器像素行和像素列，并且标识具有最高强度的像素列Y(操作1015)。在确定两个或更多个相邻像素列具有大于预先确定的阈值的强度的情况下，操作1015还包括：响应于测量的光，标识具有第二最高强度的第二像素列Z。

该方法1000还包括：确定未对准偏移d，其被定义为d＝X–角1(Y)(操作1020)。在标识两个像素列的情况下，未对准角β被定义为d＝X–(角2(Z)+(角1(Y)–角2(Z))*幅度(Z)/幅度(Y))。

该方法1000还包括：针对每个光源，应用TX查找表中的校正因子(例如，定时偏移)(操作1025)；以及检查在目标像素列处是否读取到离散传输角X(即，离散传输角是否与接收器角相一致)(操作1030)。该检查可以通过再次以角X发送激光束、并且监测像素列Y或者像素列Y和Z处的响应来执行。如果一个或多个像素列与传输角X不匹配，则过程返回到操作1010。另一方面，如果一个或多个像素列与传输角X匹配，则发现激光通道n得以校准。补偿方法1000还包括：确定是否所有激光通道都得以校准(操作1035)。如果否，则针对激光通道n+1重复该过程，依此类推，直到所有激光通道均得以校准为止(操作1040)。

还应当领会，补偿方法800可以在LIDAR系统的操作期间实时执行，并且校准不限于以校准模式或在白墙前方执行。换句话说，在具有不均匀物体的真实环境中，附加信号处理可以用于在操作模式下执行校准。

尽管本文中所描述的实施例涉及一种具有反射镜的MEMS设备，但是应当理解，其他实现方式可以包括除MEMS反射镜设备之外的光学设备。另外，尽管已经在装置的上下文中对一些方面进行了描述，但是显而易见的是，这些方面也表示对对应方法的描述，其中框或设备与方法步骤或方法步骤的特征相对应。类似地，在方法步骤的上下文中描述的各个方面也表示对对应装置的对应框或项或特征的描述。方法步骤中的一些或全部方法步骤可以由(或使用)硬件设备(例如，微处理器、可编程计算机或电子电路)执行。在一些实施例中，方法步骤中的某个或某些方法步骤可以由这种装置执行。

依据某些实现方式的要求，本文中所提供的实施例可以以硬件或软件来实现。可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或FLASH存储器)执行该实现方式，该电子可读控制信号与可编程计算机系统合作(或能够合作)，从而执行相应方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读介质。

指令可以由诸如一个或多个中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或者其他等同集成或分立逻辑电路之类的一个或多个处理器来执行。因而，如本文中所使用的，术语“处理器”或“处理电路”是指任何前述结构或适合于实施本文中所描述的技术的任何其他结构。另外，在一些方面中，本文中所描述的功能可以在专用硬件和/或软件模块内提供。此外，该技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。

上述示例性实施例仅是说明性实施例。应当理解，对于本领域的其他技术人员而言，本文中所描述的布置和细节的修改和变化是显而易见的。因此，意图是仅仅通过随后的专利权利要求的范围来限制，而不是通过本文中的实施例的描述和解释所呈现的特定的细节来限制。

Claims (24)

1.一种光检测和测距LIDAR系统，包括：

LIDAR发送器，所述LIDAR发送器配置有第一视场，并且被配置为以多个离散传输角将激光束发送到所述第一视场中，以便利用所述激光束扫描所述第一视场；

LIDAR接收器，所述LIDAR接收器配置有第二视场，并且被配置为从所述第二视场接收反射激光束并且基于接收的所述反射激光束来生成电信号；以及

控制器，被配置为基于未对准来移动所述第一视场或所述第二视场中的至少一个视场，以便优化所述第一视场与所述第二视场的重叠。

2.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述第一视场大于所述第二视场，并且所述控制器被配置为：移动所述第一视场或所述第二视场中的至少一个视场，使得所述第二视场在水平方向或竖直方向中的至少一个方向上被所述第一视场完全重叠。

3.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述第一视场大于所述第二视场，并且所述控制器被配置为：移动所述第一视场或所述第二视场中的至少一个视场，使得所述第二视场在水平方向和竖直方向两者上被所述第一视场完全重叠。

4.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：检测所述第一视场与所述第二视场之间的所述未对准；以及基于检测到的所述未对准来移动所述第一视场或所述第二视场中的至少一个视场，以便优化所述第一视场与所述第二视场的所述重叠。

5.根据权利要求4所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：

将反射激光束被预期入射在所述LIDAR接收器的预期位置与所述反射激光束入射在所述LIDAR接收器的实际位置进行比较，其中所述预期位置被映射到离散传输角，与所述反射激光束相关联的激光束以所述离散传输角进行传输；

基于所述预期位置与所述实际位置之间的差异来计算校正因子；以及

基于所述校正因子来移动所述第一视场或所述第二视场中的所述至少一个视场。

6.根据权利要求4所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：

检测所述LIDAR接收器的区域，反射激光束入射在所述区域上；

将检测到的所述区域链接到离散传输角，与所述反射激光束相关联的激光束以所述离散传输角进行传输，使得在以所述离散传输角传输后续激光束时，检测到的所述区域被激活。

7.根据权利要求6所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：检测所述第一视场与所述第二视场之间的未对准角；基于检测到的所述未对准角来计算校正因子；以及基于所述校正因子来移动所述第一视场或所述第二视场中的所述至少一个视场。

8.根据权利要求6所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：检测所述第一视场与所述第二视场之间的未对准偏移；基于检测到的所述未对准偏移来计算校正因子；以及基于所述校正因子来移动所述第一视场或所述第二视场中的所述至少一个视场。

9.根据权利要求4所述的LIDAR系统，还包括：

存储器，被配置为存储映射信息；

其中所述LIDAR发送器包括：

光源，被配置为在多个传输时间生成所述激光束；以及

一维扫描镜，被配置为围绕单个扫描轴线摆动，使得所述激光束从所述光源被接收并且被投射到所述第一视场中，其中在所述一维扫描镜围绕所述单个扫描轴线摆动时，所述激光束跨所述第一视场移动；其中所述LIDAR接收器包括：

二维2D光电检测器阵列，包括被布置成多个像素行和多个像素列的多个像素，其中每个像素被配置为基于接收的光来生成电信号；

其中所述映射信息将所述多个传输时间映射到所述多个像素中的不同目标像素，其中每个传输时间被映射到至少一个目标像素、并且与所述多个离散传输角中的不同离散传输角相对应。

10.根据权利要求9所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：

将反射激光束被预期入射的至少一个目标像素的第一位置信息与所述反射激光束入射的所述多个像素中的至少一个接收像素的第二位置信息进行比较；

基于所述第一位置信息与所述第二位置信息之间的差异来计算校正因子；以及

基于所述校正因子来更新所述映射信息。

11.根据权利要求10所述的LIDAR系统，其中所述校正因子是被应用于所述多个传输时间中的至少一个传输时间以生成至少一个更新的传输时间的时间偏移，并且所述控制器被配置为使用所述至少一个更新的传输时间来更新所述映射信息。

12.根据权利要求10所述的LIDAR系统，其中对于每个传输时间，所述控制器被配置为基于所述映射信息来使得所述至少一个目标像素与该传输时间同步。

13.根据权利要求9所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：

选择离散传输角；

在传输时间触发所述光源，以生成传输方向与所选择的所述离散传输角相对应的激光束；

在与所述传输时间相对应的测量窗口期间，启用所述2D光电检测器阵列的所述多个像素；

基于由所述多个像素生成的所述电信号，来评估所述多个像素中的每个像素的强度；

从所述多个像素当中选择具有最高强度的至少一个第一像素作为所述至少一个目标像素；以及

更新所述映射信息，以将所述至少一个目标像素链接到所选择的所述离散传输角。

14.根据权利要求13所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：

从所述多个像素当中选择具有第二最高强度的至少一个第二像素作为所述至少一个目标像素；以及

更新所述映射信息，以将所述至少一个目标像素链接到所选择的所述离散传输角。

15.根据权利要求9所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：

选择离散传输角；

针对所选择的所述离散传输角，选择第一检测范围和第二检测范围；

在传输时间触发所述光源，以生成传输方向与所选择的所述离散传输角相对应的激光束；

在与所述传输时间相对应的测量窗口期间，启用所述2D光电检测器阵列的所述多个像素；

基于由所述多个像素生成的所述电信号，来评估所述多个像素中的每个像素的强度；

针对所述第一检测范围，从所述多个像素当中选择具有最高第一强度的至少一个第一像素作为至少一个第一目标像素；

针对所述第一检测范围，更新所述映射信息以将所述至少一个第一目标像素链接到所选择的所述离散传输角；

针对所述第二检测范围，从所述多个像素当中选择具有最高第二强度的至少一个第二像素作为至少一个第二目标像素；以及

针对所述第二检测范围，更新所述映射信息以将所述至少一个第二目标像素链接到所选择的所述离散传输角。

16.根据权利要求10所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：

选择离散传输角；

在传输时间触发所述光源，以生成传输方向与所选择的所述离散传输角相对应的激光束；

在与所述传输时间相对应的测量窗口期间，启用所述2D光电检测器阵列的所述多个像素；

基于由所述多个像素生成的所述电信号，来评估所述多个像素中的每个像素的强度；

将所述多个像素当中具有最高强度的至少一个像素标识为所述至少一个接收像素；

基于所述第一位置信息与所述第二位置信息之间的所述差异来计算所述校正因子；以及

基于所述校正因子来更新所述映射信息。

17.根据权利要求16所述的LIDAR系统，其中所述校正因子是被应用于所述传输时间以生成更新的传输时间的时间偏移，并且所述控制器被配置为使用所述更新的传输时间来更新所述映射信息。

18.根据权利要求10所述的LIDAR系统，其中所述控制器被配置为：

选择离散传输角；

针对所选择的所述离散传输角，选择第一检测范围和第二检测范围；

在传输时间触发所述光源，以生成传输方向与所选择的所述离散传输角相对应的激光束；

在与所述传输时间相对应的测量窗口期间，启用所述2D光电检测器阵列的所述多个像素；

基于由所述多个像素生成的所述电信号，针对所述第一检测范围来评估所述多个像素中的每个像素的第一强度，并且针对所述第二检测范围来评估所述多个像素中的每个像素的第二强度；

针对所述第一检测范围，将所述多个像素当中具有最高第一强度的至少一个第一像素标识为所述至少一个接收像素，并且针对所述第二检测范围，将所述多个像素当中具有最高第二强度的至少一个第二像素标识为所述至少一个接收像素；

基于所述第一位置信息与所述第二位置信息之间的所述差异来计算所述校正因子；以及

基于所述校正因子来更新所述映射信息。

19.一种校准光检测和测距LIDAR系统的方法，所述方法包括：

利用第一视场配置LIDAR发送器；

利用第二视场配置LIDAR接收器；

以多个离散传输角将激光束发送到所述第一视场中，以便利用所述激光束扫描所述第一视场；

从所述第二视场接收反射激光束；

基于接收的所述反射激光束来生成电信号；以及

基于未对准来移动所述第一视场或所述第二视场中的至少一个视场，以便优化所述第一视场与所述第二视场的重叠。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

基于所述电信号来检测所述第一视场与所述第二视场之间的所述未对准；以及

基于检测到的所述未对准来移动所述第一视场或所述第二视场中的所述至少一个视场，以便优化所述第一视场与所述第二视场的所述重叠。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

将反射激光束被预期入射在所述LIDAR接收器的预期位置与所述反射激光束入射在所述LIDAR接收器的实际位置进行比较，其中所述预期位置被映射到离散传输角，与所述反射激光束相关联的激光束以所述离散传输角进行传输；

基于所述预期位置与所述实际位置之间的差异来计算校正因子；以及

基于所述校正因子来移动所述第一视场或所述第二视场中的所述至少一个视场。

22.根据权利要求20所述的方法，还包括：

检测所述LIDAR接收器的区域，反射激光束入射在所述区域上；以及

将检测到的所述区域链接到离散传输角，与所述反射激光束相关联的激光束以所述离散传输角进行传输，使得在以所述离散传输角传输后续激光束时，检测到的所述区域被激活。

23.根据权利要求20所述的方法，其中检测所述未对准包括：检测所述第一视场与所述第二视场之间的未对准角，所述方法还包括：

基于检测到的所述未对准角来计算校正因子；以及

基于所述校正因子来移动所述第一视场或所述第二视场中的所述至少一个视场。

24.根据权利要求20所述的方法，其中检测所述未对准包括：检测所述第一视场与所述第二视场之间的未对准偏移，所述方法还包括：

基于检测到的所述未对准偏移来计算校正因子；以及

基于所述校正因子来移动所述第一视场或所述第二视场中的所述至少一个视场。

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